多種方法測量家具有害物質，你知道幾種？
日期：2023-02-06 06:24:57
日期：2023-02-06 06:24:57
多種方法測量家具有害物質，你知道幾種？新修訂的GB18584中選擇氣候艙作為實驗設備，將家具組裝后整體放入氣候艙，并模擬家具使用環境，通過測定氣候艙內空氣質量，用以反映家具中揮發性有害物質揮發量對室內空氣質量的影響，達到最終評價家具質量的目的[9]。
該標準依據不同家具類型又細分為木家具、床墊和沙發三大類。本標準編制過程中，遵循了下列的修訂原則。
（1）目的性原則。以確保消費者人身健康安全為目的，合理確定木家具中有害物質種類及限量，設定符合實際的實驗條件，運用科學的分析方法，確保標準在保障消費者的健康安全、指導企業生產、促進行業技術進步和健康發展等方面起到應有作用。
（2）先行性原則。在充分學習、研究國際標準和國外先進標準的基礎上，結合我國家具行業現狀和消費實際，在技術指標設定和檢測應有盡量飆車與國際先進標準的一致性。
（3）可證實性原則。通過大量的家具生產實際調研，家具使用情況調研，以及樣品驗證試驗數據的方法，驗證標準的科學性和適用性。
（4）標準協調性原則。規定的揮發性有害物質種類和限量，與現行國家標準空氣質量標準一致。在試驗環境設定上采用和部分采用國內外相關標準。
5.4.1 木家具中揮發性有害物質標準
5.4.1.1有害物質種類及限量值
木家具原材料人造板、涂料、膠粘劑均含有苯、甲苯、二甲苯、VOCs等揮發性有機物，如企業在生產過程中，未正確選擇材料及合理確定用材量、未使揮發性有機物得到完全釋放，家具成品就必然會在到達消費者手中時還將繼續釋放有害氣體，造成空氣污染[10].鑒于此，新修訂標準在保留原標準《室內裝飾裝修材料木家具中具有有害物質限量》GB18584中甲醛限量要求的基礎上，增加了苯、甲苯、二甲苯、TVOCs等揮發性有機物限量要求。經比較國內外空氣質量標準的規定，并結合我國空氣質量標準的要求[11],木家具中各種揮發性有害物質的限量值見表5-3。
5.4.1.2 樣品的預處理環境條件
為使樣品在實驗前表面漆膜已處于干燥狀態及內外部甲醛、VOCs釋放量達到相對穩定狀態，檢測前需對樣品進行預處理。通過對部分家具企業家具漆膜涂飾工藝及干燥時間進行問卷調查，數據表面：木家具企業主要用漆是PU、PE、NC、UV漆，涂飾工藝普遍采用噴槍噴涂。91.5%認為24h內面漆干燥，87.8%認為經涂飾后的家具放置七天，漆膜完全干燥可以出場，這與業界普遍認可的“漆膜完全干燥時間為7天”是一致的。家具產品從涂飾后表干入庫，運輸到檢測機構至少48h計，預處理120h，就能滿足家具表面漆膜完全干燥的時間。鍵槽結果見圖5-3及圖5-4。另外，國內外有關家具有害物質標準中檢測甲醛、VOCs釋放量對樣品預處理環境條件的有關規定見表5-4。
考慮到家具從人造板材采購到制造、出廠時甲醛已釋放了一段時間，適當縮短家具甲醛預處理時間至120h，同時也滿足了漆膜干燥的預處理時間要求。參考上述要求，標準中預處理條件確定為：溫度為23±2℃，相對濕度45%±10%。為了避免預處理環境中背景濃度以及不同樣品釋放相互影響，規定放入預處理環境中樣品間的距離應不少于300mm，樣品間的甲醛濃度≤0.1mg/3,TVOCs濃度≤0.6mg/m3。
5.4.1.3 實驗環境條件指標
環境指標的缺點除考慮使用環境條件外，重點考慮的應是影響甲醛、VOCs揮發的各項因素。家具一般是由多種材料混合加工制成的組合體，他的甲醛、VOCs釋放機理
較單純的板材復雜，但是從各方面相關專家大量的研究經驗得出，家具中釋放甲醛的充分必要條件是：家具人造板部件的內部環境與家具存放空間存在壓差，而且有供空氣流通的通道。假設家具是置于大氣環境中的一個獨立系統，家具外表面作為家具與大氣環境兩個系統的分界面。假設兩個系統是相互獨立的，如圖5-5所示。
從氣體的理想狀態方程：P/ρ=KT/M 式中：P為氣體壓強；ρ為氣體密度；T為氣體溫度；M為分子質量；K為玻爾茲曼常數（K=1.38×10-23J/K）。不難看出，當ρ為常量時，壓強P取決于溫度T，當外界溫度升高時，家具內的氣體壓力增大，在釋放氣體通道存在的情況下，家居系統內的甲醛就會想外界釋放。
木家具中VOCs的釋放原來同甲醛釋放原理一樣，也受到溫度、相對濕度、氣流量等影響。在研究了影響甲醛、VOCs釋放量因素，分析了國內外標準對試驗環境的規定后，確定了木家具中揮發性有害物質的實驗環境條件，參見表5-5。
5.4.1.4體積承載率
體積承載率是指木家具外形輪廓體積去氣候艙艙容的比值。當家具的材料、用量、工藝、結構已經確定時，按照規定的體積承載率放入氣候艙內，模擬家具使用環境條件進行試驗，通過規定的化學分析方法測定氣候艙中空氣甲醛和VOCs含量，可以達到評定家具甲醛和VOCs釋放量的目的。
氣候艙樣品承載率是在確定了試驗條件、預處理條件后，為使檢測樣品能充分反映室內家具實際使用量對室內空氣質量的影響，而需要確定的有一個試驗條件。尤其是重點研究家庭典型室內空氣質量的影響，而需要確定的又一個試驗條件。尤其是重點研究家庭典型房間裝載的家具總外形輪廓體積與所占空間的比例規律，并尋找出在一定體積承載率甲醛、VOCs揮發量與室內空氣質量的關系規律，從而確定氣候艙內檢測樣品的體積承載率。
通過對家庭臥室家具體積承載率的調查，臥室內木家具的體積承載率調查哦結果分布情況如圖5-6所示。調查結果統計顯示，被調查的160個家庭中，有136個家庭的臥室內木家具具體承載率為≤0.15m3/m3，85%的臥室放置的家具體積承載率小魚0.15.因此，最后確定標準中采用體積承載率測試方法，并規定將0.15作為木家具中揮發性有害物質檢測的體積承載率。
各類木家具外形輪廓體積計算方法如下：
（1）柜類家具：測量柜類家具的最大水平面積和最大外形高度計算兩者的乘積作為柜類家具的外形輪廓體積。
（2）桌類家具：測量桌類家具的最大水平面積和最大外形高度計算兩者的乘積作為桌類家具的外形輪廓體積。
（3）椅類家具：測量座面的最大水平投影面積和凳面的最大高度，計算兩者的乘積作為椅類家具的外形輪廓體積。椅背和扶手的體積忽略不計。
（4）凳類家具：測量凳面的最大水平面積和凳面最大高度計算兩者的乘積作為凳類家具的外形輪廓體積。
（5）床類家具：測量床鋪面的最大水平投影面積和鋪面高度，計算兩者的乘積作為床類家具的外形輪廓體積。高出鋪面的床板體積忽略不計。
5.4.2 床墊中揮發性有害物質標準
由于在床墊生產中使用的紡織品面料、紡織品纖維、各種鋪墊材料、泡沫塑料、塑料網墊和膠粘劑等物質普遍含甲醛、TVOCs等揮發性化學物質，所以將甲醛及TVOCs列入床墊揮發性有害物質限量標準。
甲醛及TVOCs的采樣原理是模擬人在自然睡眠狀態時，被窩里的氣體被鼻孔吸入體內的實際狀態，特別是把頭捂在被子里睡覺的極端狀態。由于被子的聚攏作用，幾乎把裝點釋放的所有氣體全部引向人的鼻孔處，通過模擬睡眠時的人體溫度（通常為36±1℃）和被窩空氣溫度（通常為30±1℃），通過采集被窩中的空氣，采用光分分度法和氣相色譜法進行定量分析，確定產品甲醛釋放量及TVOCs釋放量。
5.4.2.1 標準的限量指標
《室內空氣質量標準》GB/T18883-2002中規定室內甲醛釋放量≤0.10mg/m3、TVOCs≤0.60mg/m3，也就是說再次濃度限量以下的空氣中長期生活是安全的。眾所周知，床墊在使用過程中下表面有床板阻擋，加之氣體受熱后會上升，所有床墊中釋放的氣體主要從上表面釋放到床墊與被子形成的空間中，再通過鼻孔的呼吸作用進入人體。由于睡眠時床墊釋放的氣體幾乎被人全部吸入體內，所以只要釋放的有害氣體等于或小于上述限量值，那么對使用者來講就是安全的。因而，新規定的標準規定，限量值為甲醛釋放量≤0.10mg/m3、TVOCs≤0.60mg/m3，見表5-6。
5.4.2.2 甲醛/TVOCs收集器
現在市場上流通的主要床墊產品中，床墊高寬比一般小于1:7所以可以忽略側面的甲醛釋放。在使用過程中床墊的下表面對大部分都是有床板阻擋，床墊中釋放的氣體主要從上表面釋放到床墊與被子形成的空間中，因此床墊上表面可近似認為是有害氣體釋放的最主要的表面。
據《中國成年人人體尺寸》GB/T10000-1988 95%成年男性身高低于178cm；95%女性身高低于165cm。在實際睡眠中，既有平臥睡覺姿勢又有側臥睡覺姿勢。因此，試驗采用平均男性身高為對象，即身高178cm且不胖不瘦中等身材的男性睡覺時所占的空間情況。根據實際測量，一個178cm左右的人睡覺時占用的床墊表面大約在長1.8m、寬0.55m即1m3左右的面積上，高度在0.3m左右。同時滿足長寬高為800mm的單人床墊檢測，所以最終將收集器外形修改為在正方體上面增加了一個錐形體結構，將長寬修改為1300mm、寬770mm（即1m3的揮發面積），完全模擬人體睡覺時所占用床墊空間體積。甲醛/TVOCs收集器見圖5-7。
5.4.2.3 標準中的試驗環境條件
由于人體是一個均勻而且恒定的發熱體，在睡覺時人體各部位溫度分布也是均衡的，其正常溫度通常為36℃。所以，為模擬真實睡覺環境，故要求甲醛/TVOCs收集器中的加熱器為熱量均布（加熱板任意兩點的溫差不大于0.5℃）的板式加熱裝置，加熱板的總表面積應基本符合上述人身表面積。所以最終確定的加熱板尺寸為長560mm，寬230mm，高50mm（加熱裝置不應使用點熱源和線熱源，如紅外燈泡，石英加熱管等），其功率應在20~30min的時間將箱內溫度從23℃升到30℃，并保證加熱器溫度恒定在36±1℃。
在睡眠過程中絕大部分氣體是通過被子與人的頸部的空隙進行交換，只有少部分通過被子與床墊之間的間隙交換，但不管哪種方式，所有氣體都是無強制換氣現象，同時根據冷空氣下沉熱空氣上升的原理，甲醛/TVOCs收集器采用箱體四周側面距下部和側面各為50mm處各設置一個進氣單向通氣口和中間一個排氣單向通氣口，以保證自然換氣要求。同時，中間通氣中兼做采樣口，這樣在采樣過程中可最大限度地使新進入的口氣與被窩中的空氣充分的混合，確保采樣氣體的均勻性。
在正常的睡眠過程中，除人的正常體溫在36℃外，被窩里的溫度通常在30℃。經試驗，當被窩里的溫度低于29攝氏度時會覺得涼，同時人會無意識地收緊被子，當高于31℃時會感覺熱，人也會無意識地將身體手或腳等部位露出被子。所以本收集器工作室滾定期家人般溫度應恒在36±
作時規定其加熱板溫度應恒定在36±1℃的同時箱內溫度恒定在30±1℃，達到實際睡眠狀態要求。標準規定，試驗時應保持周圍環境的恒定，通過驗證試驗，設定的試驗環境條件見表5-7。
5.4.2.4 揮發性有害物質的采集量
由于本標準甲醛和TVOCs限量值采用《室內空氣質量標準》GB/T 18883-2002中限量要求，所以采樣參照了《公共場所空氣中甲醛的測定方法》GB/T 18204-2000標準中的有關規定，并結合產品有可能存在揮發性氣體含量差異很大的情況及采樣管（或采樣器）的差異，確定采樣參數為：采樣流量為0.25~0.50L/min，采樣量甲醛為10~15L，TVOCs為5~10L。
整個氣體收集過程從樣品放入測試室開始到采樣完畢結束，共耗時約8h，標準為人的正常睡眠時間。測試時，要求關閉門窗，模擬冬天的季節，同時也是人體在睡眠時氣體外泄最少的狀態。
5.4.3 沙發中揮發性有害物質標準
5.4.3.1 標準中的揮發性有害物質限量
沙發由于加工過程中使用了較多的彈性材料、鋪墊材料、以及覆面材料，且由于不少生產企業加工過程中使用了大量的膠粘劑粘合彈性材料及覆面材料，理論上沙發產品釋放出的TCOVs、甲醛含量均應較高，而其他揮發性有害物質檢出率較低，規律性較差，因此將甲醛及TVOCs確定為沙發中主要的揮發性有害物質[13]。
通過驗證試驗，沙發中甲醛釋放量一般在0.02~0.05mg/m3之間，TVOCs釋放量數值普遍偏高。這主要是因為，在較大規模的沙發生產企業中生產工藝中膠粘劑的使用比行業平均水平低，因而產品釋放的甲醛值較低，而由于沙發中大量使用泡沫海綿等材料，TVOCs釋放量基本能反應實際數值。經研究初步將揮發性有害物質限量值定為：甲醛≤0.05mg/m3、TVOCs≤0.06mg/m3,見表5-8。
5.4.3.2 氣候艙法測試
沙發中揮發性有害物質的檢測方法參考采用了氣候艙法，對沙發產品的實際使用狀態進行模擬，并對其周圍環境的氣體進行樣本采集和分析，以考察揮發性有害物質的釋放速率及數量。該檢測方法在用于表達環境艙內樣品的平均揮發性有害物質濃度，不代表揮發性有害物質濃度的最高值或最低值，其可以有效反映產品揮發性有害物質的平均釋放水平，并可評價長期使用過程中的危害指數。采用環境艙測試法，將被測樣品放置在環境艙中心，關閉艙門。采集環境艙出氣口處氣體進行分析；保持環境艙的開啟狀態，使艙內丘留循環過被測樣品的所有表面；在環境艙運行過程中采集并記錄艙內溫度、相對濕度、氣體流速、壓力情況，至少沒15min采集一次。實驗過程中環境艙內的環境指標要保持恒定，試驗條件見表5-9。實驗開始后，采集環境艙進氣口處及雙倍出氣口處氣體樣本，分析和計算得出甲醛和TVOCs的釋放量。
5.4.3.3 承載率
進行沙發中揮發性物質測試時，其承載率定義為被測樣品暴露總面積與氣候艙艙容的比值，樣品暴露總面積為暴露在空氣中的材料總表面積之和。當產品整個下表面與地面緊密接觸時，下表面不計入總面積。
通過對美國相關標準（例如ASTM D 5116-97中7.2.4、BIFMA M7.1）進行分析后，發現其主要采用的是被測樣品的釋放面面積與環境艙容量之比，因此將承載率定為0.4m2/m3。另外，考慮到燒法雷產品基本屬于外形較為固定的家具類產品，經過沙發產品的對比，其表面積與體積的比值大多在7.5~8.5之間（單人沙發、布藝沙發、配有靠墊的沙發比值較大），即較大的沙發產品具有較大體積的同時也具有較大的表面面積，重點與其他木制家具具有較大的區別。同時因沙發產品的有害物質釋放主要來自產品表面紡織及皮革覆蓋物和產品內部的海綿等彈性材料，外部材料的釋放占有較為主導的位置，如果采用木家具中體積比的方式進行實驗設計，非釋放性的體積黑影響實驗數據的評估效果，故采用面積與艙容的比值。
設定的面積與艙容承載率為0.4，也是在一定的試驗數據基礎上進行的。在我國，基本上沙發產品擺放區域為客廳，客廳面積通常在12~20m3，兩個單人沙發和一個三人沙發的表面積約為4+4+8=16（大小會有較大不同，但基本上會按照大客廳用大沙發，小客廳用小沙發的模式），以0.4的承載率計算約為40m3的有效容積，鑒于通常層高為2.6~2.9m，一般客廳的有效容積為35~50m3，與0.4承載率下相差不大。
5.4.4 揮發性有害物質檢測方法標準
5.4.4.1 甲醛濃度測定方法
目前測定甲醛的方法有：酚試劑分光光度法、變色酸分光光度法、乙酸丙酮分光光度法、AHMT分光光度法、氣相色譜法、液相色譜法等。由于之前，家具檢測行業大多采用分光光度法檢測甲醛，而且該方法方便快捷、易于掌握。通過對酚試劑分光光度法、變色酸分光光度法和乙酸丙酮分光光度法進行實驗對比驗證，并用氣候艙法測試家具樣品的甲醛釋放量，最終得出，乙醛丙酮分光光度法由于采集氣體體積太大（需采氣100L），靈敏度低，不適合氣候艙法測試甲醛。
因此，在選擇家具中揮發性有害物質檢測方式時有限采用分光光度法作為甲醛測試的標準方法。根據氣候箱法甲醛釋放量測試的限量范圍，在進行了一系列對照驗證試驗之后，選定了酚試劑分光光度法和變色酸分光光度法兩種測試方法作為甲醛的測定方法。
(1)酚試劑分光光度法
酚試劑分光光度法的試驗原理是利用空氣中的甲醛與酚試劑反應生成嗪，嗪在酸性溶液中被高鐵離子氧化形成藍綠色化合物。根據顏色深淺，比色定量。家具中揮發性有害物質的甲醛測定采用《公共場所空氣中甲醛的測定方法》GB/T18204.26-2000中的酚試劑分光光度法，根據擬定的家具中揮發性有機化合物測試采用的氣候艙法：采樣時，用一個內裝10mL吸收液的大型氣泡吸收管，以0.5~1.0L/min流速，自測試設備的出口氣體中采樣，采樣體積取決于待測氣體中的甲醛濃度，一般不低于10L，采樣時，應確保采樣流量不大于設備出口氣體流量的80%。記錄采樣點的溫度和大氣壓力。采樣后樣品在室溫下應在24h內分析。
（2）變色酸分光光度法
變色酸分光光度法的實驗原理是利用甲醛與變色酸在硫酸溶液中呈紫色化合物，其顏色的深淺與甲醛含量呈正比。家具中揮發性有害物質的甲醛測定采用《Standard Test Method for Determing Formaldehyde Concentration in Air from Wood Products Using a Small Scale Chamber》ASTM D6007-2002標準中的方法，根據擬定的家具中揮發性有機化合物測試采用氣候艙法：用一個內裝20mL吸收液的大型氣泡吸收管，以0.5~1.0L/min流速自測試設備的出口氣體中采樣，采樣體積取決于待測氣體中的甲醛濃度，一般不低于20L，采樣時，應確保采樣流量不大于設備出口氣體流量的80%。記錄采樣點的溫度和大氣壓力。采樣后樣品在室溫下應在24h內分析。
5.4.4.2 揮發性有機化合物濃度測定
目前，測定空氣中苯系物的方法主要有兩種：一種是活性炭吸附，二硫化碳解吸、氣相色譜測定；另一種是用Tanex TA或類似填料吸附，然后通過熱解吸的方式測定。空氣中揮發性有機化合物的含量通常也采用Tanex TA吸附和熱解吸的方法測定。家具揮發性有害物質限量標準中通常需要測試總揮發性有機化合物，且苯系物可以在測試總揮發性有機化合物時一并進行測定。通過對實驗結果的分析，發現家具中揮發性有機化合物常見物質見表5-10。
（1）測定原理
家具中揮發性有機化合物的測定原理實在規定試驗條件下，利用含有Tenax GC或Tenax TA吸附劑的采樣管采集一定體積含有家具樣品釋放出的揮發性有機化合物的混合氣體，混合氣體中揮發性有機化合物保留在采樣管中，隨后在實驗室進行分析。收集到的揮發性有機化合物通過熱解析，并經過惰性載氣傳輸通過冷阱，進入配備有毛細管柱的氣相色譜，使用質譜檢測器進行檢測，用質譜定性，峰高或峰面積定量。
（2）采樣
將采樣管與空氣采樣器用管路連接。安裝采樣管到測試設備的氣體出口，打開空氣采樣器，調節流量（適當的采樣流量在50~200mL/min），采樣1~6L（根據樣品揮發性有機化合物釋放量大小確定采樣體積，在該測試條件下，3L的采樣體積能滿足絕大多數樣品測試），記錄采樣開始和結束的時間、采樣流量、溫度和大氣壓力。采樣后將管取下，并立即將管兩端密封。
（3）氣相色譜-質譜分析條件
1）二級熱解吸分析條件
選擇熱解吸的溫度、時間和氣體流速，使十六烷的熱解吸收率達到95%以上。由于達到熱解吸效率的要求與所使用的儀器有關，因此只能給粗二級熱解吸的基本參數，其余的參數設置參考熱解吸儀的試驗指南。基本參數為：熱解吸溫度，260~280℃；熱解吸時間，5~15min；熱解吸氣體流速，30~50mL/min，冷阱，最高溫度：280℃，最低溫度：-30℃，吸附劑：與采樣管中吸附劑相同，40~100mg；傳輸線路溫度：220~250℃；分流比：結余樣品管和二級冷阱之間以及二級冷阱和分析柱之間的分流比應根據采樣管中揮發性有機化合物的質量來選擇。
2）氣相色譜-質譜分析條件
由于測試結果與所使用的儀器有關，因此不可以給出氣相色譜-質譜分析的通用參數。設定參數的原則實在最短的時間內獲得最好的分離效果，下面給出的參數以及實驗驗證是科學的。色譜柱：30m×0.25mm×0.25μm的石英柱，固定相為5%苯基、1%乙烯基、94%甲基硅氧烷；色譜柱溫度：程序升溫，初始溫度40℃，保持2min，以6℃/min速率程序升溫到150℃，然后以15℃/min速率程序升溫到250℃，再以25℃/min程序升溫到300℃，保持10min；色譜-質譜接口溫度：280℃；離子源溫度：250℃；質量掃描范圍：30~500amu；載氣：氦氣，1.2mL/min；電離方式：EI；電離能量：70eV。綠健君安武漢除甲醛">綠健君安武漢除甲醛今天就為大家介紹到這里！
了解更多武漢甲醛檢測、除甲醛相關知識，可以電話咨詢15172529047(微信同號)為您提供更專業的解答。